微型拉伸试验机构设计+文献综述(2)
1.1 课题背景及研究意义
材料的力学行为是材料的重要使用性能，即通过对工程材料在(动静)载荷、(高低)温度和(腐蚀)环境等因素共同作用条件下的变形、损伤、疲劳和断裂的研究，全面深入地理解材料的失效过程和机理，测定材料力学性能的各项指标，提出改善力学性能的途径，指导研制与开发新型材料以满足工业发展的需要。
材料在外力的作用下，所表现的抵抗变形或破坏的能力，称作材料的机械性能。包括强度、塑性、弹性、脆性、断裂韧性、硬度等。一般企业有做机械性能试验、物理实验、化学实验。在检测样品中，材料的机械性能试验有拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。
拉伸试验机，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器。在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，拉伸试验机是一种不可缺少的重要检测仪器。广泛应用于机械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通运输、等工业部门以及大专院校、科研院所的相关实验室。对有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、降低成本、保证产品安全可靠等都具有重要作用。
拉伸试验机主要由机械部分，数据采集部分，伺服驱动部分，数据处理部分等组成。随着科技的发展拉伸试验机经历了机械式拉力试验机，电液伺服拉力试验机，到今天的微机控制拉力试验机主要的三个阶段。
近十几年里，微机电系统(Microelectronic Mechanical System, MEMS)得到了飞速发展，涌现出一系列实用化的微器件和微系统。微电子机械系统(MEMS)已广泛应用于国防、医疗、航空航天、汽车等领域。如今人们已不再满足某些系统功能的实现，而是更多地关注MEMS结构的优化及其工作的稳定性和可靠性等问题。这就对MEMS所用材料和结构的力学性能检测与破坏机理提出新的要求。MEMS器件的加工常采用表面或体加工技术，所用材料多为Si、Si3N4、SiO2、Al、Au、Ni等。在设计MEMS结构和进行可靠性分析时，迫切需要知道所用材料微构件的力学性能参数，如弹性模量和断裂强度等单轴拉伸是测量弹性模量、泊松比、屈服强度和断强度等最直接的方法。单轴拉伸实验的数据容易解释，但是由于试样尺寸小，传统的拉伸测试设备在诸多方面不能满足要求。这就迫切需要设计出能满足上述要求的微型拉伸实验系统。
本课题以拉伸微型试样为目的，参照现有常规万能材料拉伸机机构结构，提出微型拉伸试验机构的结构，从而可以进行在光学显微镜下的微型试样拉伸。
1.2 传统材料拉伸机的发展现状
材料试验机，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器。
材料试验机是一个广义的名称，大致可分为四种类型：即机械式、液压式、电拉式和电液式(伺服)，后两类试验机是在前两类的基础上发展起来的。
机械式：采用机械中的涡轮与涡杆传动，可以较准确地控制加栽速度，不会因载荷的增加而改变加裁速度。但由于采用机械传动的关系．一般最大载荷只能达到100kN。
电拉式：应用电测、电控技术(控制电机)，从载荷控制到数据处理，均可借助于计算机进行自动控制，是一种较为先进的材料试验机。
电液式：是一种新型的材料试验系统，大量采用电控、电测的电子技术，可分别用位移传感器、载荷传感器及应变引伸计等实时监测位移、载荷、应变，测量值直接或运算后作为被控制量接入反馈系统，通过与给定信号比较，控制电液饲服阀。从而控制执行机构(直线作动器或摆动缸)，使被控量与给定信号一致，从而实现差动闭环控制。电液伺服材料试验系统是集电子技术、液压技术、自动控制技术和计算机技术在材料试验中应用的总成。